Jak funguje NAS uvnitř: disky, RAID, svazky a sdílení

Odpověď hned: NAS je samostatný počítač v síti, který z fyzických disků složí RAID pole, nad ním vytvoří storage pool, v poolu svazek se souborovým systémem a teprve ve svazku sdílené složky pro uživatele. RAID drží provoz při výpadku jednoho disku — nechrání ale před smazáním, ransomwarem, chybou správce ani před selháním celé skříně. Proti tomu funguje jedině oddělená záloha, kterou pravidelně testujete.

Firmy kupují NAS jako „krabici na data” a pak jsou překvapené, že dva 8TB disky nedají 16 TB, že „degraded” není porucha k ignorování a že po ransomwaru jsou zašifrované i zálohy uložené ve vedlejší složce. Tenhle text není recenze modelů. Je to řez zařízením odshora dolů: co která vrstva dělá, co se stane, když selže, a podle čeho poznáte, že vám dodavatel navrhl NAS správně.

Jak funguje NAS: pět vrstev nad sebou

NAS má procesor, operační paměť, vlastní operační systém (Synology DSM, QNAP QTS/QuTS hero, TrueNAS) a jeden nebo více disků. Mezi fyzickou plotnou a ikonou sdílené složky ve Windows je ale pět vrstev, a každá může selhat jinak:

HDD / SSD  ── fyzická vrstva, mechanika a elektronika
   ↓
RAID skupina nebo SHR  ── redundance, zrcadlení, parita
   ↓
Storage pool  ── prostor, se kterým pracuje operační systém NAS
   ↓
Svazek: Btrfs, ext4, ZFS  ── souborový systém, snapshoty
   ↓
Sdílené složky: Účetnictví, Projekty, Zálohy  ── to, co vidí uživatel
   ↓
Přístup: SMB, aplikace výrobce, VPN

Rozdíl v následcích je zásadní. Vadný disk jen přepne pole do stavu degraded — data jsou dál dostupná, jen bez ochrany. Poškozený svazek už znamená nedostupné soubory a případ pro záchranu dat. Špatně nastavená oprávnění nezpůsobí žádnou hlášku — jen účetní data uvidí lidé, kteří na ně nemají mít přístup, a nikdo si toho nevšimne roky.

Právě proto se vyplatí vědět, která vrstva zrovna hlásí problém. Hláška „volume crashed” a hláška „disk 2 failed” vypadají podobně naléhavě, ale vyžadují úplně jiný postup.

Co vlastně kupujete: krabičku, disky, nebo službu?

Prázdná skříň bez disků není firemní úložiště. Dvoudiskové modely jako Synology DS225+ nebo QNAP TS-264 řeší základní sdílení v malé kanceláři, čtyřdiskové (Synology DS925+, QNAP TS-464) dávají prostor pro růst a pro paritní RAID. Cena samotné skříně je ale jen část rozpočtu — disky, UPS, druhé úložiště pro zálohu, instalace a následná správa se platí zvlášť a dohromady bývají dražší než ta krabice.

Hotové řešení pro firmu by mělo obsahovat minimálně:

• návrh kapacity včetně rezervy na několik let dopředu,
• disky z kompatibilitního seznamu výrobce a zvolený typ RAID,
• oddělené účty, skupiny a oprávnění (ne jeden účet „firma”),
• automatické zálohy a ověřený postup obnovy,
• upozornění na vadný disk, teplotu a zaplnění poolu,
• dokumentaci přístupů, sítě a konfigurace,
• plán aktualizací a reakce při poruše.

Jestli nabídka zní jen „NAS 16 TB”, zeptejte se, jestli je to součet kapacit disků, nebo skutečně využitelné místo po RAID. Rozdíl bývá poloviční.

Disky: proč dva 8TB disky neznamenají 16 TB

Každý disk má vlastní elektroniku, firmware a — u plotnových modelů — mechaniku. NAS jen řídí, kam se data zapíšou. Podle typu pole je zrcadlí, rozprostře napříč disky nebo k nim dopočítá paritu.

Dva 8TB disky v RAID 1 dají kapacitu jednoho disku, protože druhý drží zrcadlo. A i to jedno „8TB” se ve Windows ukáže jako zhruba 7,3 TB — výrobce počítá terabajty po 10¹² bajtech, operační systém po 2⁴⁰ (TiB). Zbytek si vezmou metadata souborového systému.

Do NAS patří disky určené pro nepřetržitý provoz v poli:

• WD Red Plus a WD Red Pro — CMR záznam, ochrana proti vibracím ve vícediskové skříni,
• Seagate IronWolf a IronWolf Pro,
• Toshiba N300,
• u Synology také vlastní řady HAT3300 a HAT5300.

Zásadní past je uvnitř řady WD Red. Základní WD Red (WD…EFAX) používaly SMR — šindelový zápis, kdy se stopy překrývají a přepis dat vyžaduje přečíst a znovu zapsat celý pás. V normálním provozu to nevidíte, ale při rebuildu RAID pole, kdy disk dostane hodiny nepřetržitého náhodného zápisu, se propustnost propadne, řadič může disk vyhodnotit jako nereagující a vykopnout ho z pole — uprostřed obnovy, kdy už nemáte redundanci. Právě proto WD řady přejmenoval a Red Plus i Red Pro dnes používají výhradně CMR. Rozdíl mezi oběma technologiemi rozebíráme v přehledu CMR vs. SMR a konkrétní řady porovnáváme v článku WD Red vs. Seagate IronWolf vs. Toshiba N300.

WD Purple je naproti tomu stavěný na sekvenční zápis kamerových streamů. Pro univerzální firemní NAS s dokumenty není lepší jen proto, že zvládá běh 24/7.

A označení „NAS disk” negarantuje nic. Znamená jen firmware přizpůsobený poli — kratší timeouty při čtení vadného sektoru (TLER/ERC), aby řadič disk zbytečně nevyhodil z pole, a odolnost proti vibracím sousedních disků. Selhat může kterýkoli, a zpravidla to hlásí SMART dřív, než si toho všimnete vy — jak číst SMART a poznat umírající disk jsme popsali samostatně.

RAID určuje, co se stane po selhání disku

RAID není jedna technologie, ale několik způsobů, jak z disků udělat logický celek:

Synology SHR je nadstavba nad linuxovým mdadm a LVM. Umí líp využít různě velké disky — klasický RAID 5 se čtyřmi disky 4/4/8/8 TB počítá s nejmenším, SHR z těch větších přidá další chráněnou vrstvu. Není to ale záloha ani ochrana proti smazání souboru.

Pro dvoudiskovou kancelář je běžný RAID 1 nebo SHR. U čtyř pozic jde o volbu priority: RAID 5 dá nejvíc místa, RAID 6 přežije druhý výpadek, RAID 10 nabídne předvídatelnější výkon při zápisu.

A tady je detail, který stojí firmy data: nejrizikovější okamžik života RAID 5 je rebuild po výměně disku. Pole čte všechny zbývající disky od začátku do konce, hodiny v kuse, aby dopočítalo paritu — a přesně tehdy se u disku stejného stáří a stejné výrobní šarže rád projeví vadný sektor, který dosud nikdo nečetl. RAID 5 druhou chybu už neustojí a pole se rozpadne uprostřed obnovy. Proč rebuild zabíjí RAID pole rozebíráme podrobně — a je to hlavní argument pro RAID 6 nebo pro zálohu, kterou před výměnou disku ověříte.

Stav „degraded” tedy znamená: pole běží, ale ochranu už nemá. Není to pokyn ke kliknutí na první tlačítko Recover, které DSM nebo QTS nabídne. Bezpečný postup máme zvlášť pro Synology storage pool degraded / volume crashed i pro QNAP RAID group degraded / volume read-only.

Storage pool a svazek: dvě vrstvy, které se pletou nejčastěji

RAID skupina spojí disky. Storage pool z ní udělá prostor, se kterým umí pracovat operační systém NAS. Svazek je až konkrétní část toho prostoru, naformátovaná souborovým systémem. Proto může být pool zdravý a svazek rozbitý — a naopak.

Synology DSM jede v posloupnosti disk → storage pool → volume → shared folder. Na podporovaných modelech nabídne Btrfs se snapshoty, kontrolními součty a copy-on-write; jinde ext4. Kontrolní součty jsou přitom praktický rozdíl — Btrfs pozná, že se data na disku tiše změnila, ext4 ne.

QNAP QTS rozlišuje tři typy svazků:

Thin provisioning dává smysl tam, kde někdo kapacitu opravdu hlídá. V malé firmě bez dohledu vyrobí falešný pocit volného místa: svazek hlásí volné 2 TB, ale fyzický pool je plný. Jakmile pool dojde, může se do read-only přepnout víc svazků naráz — včetně toho, na kterém běží zálohy.

Sdílená složka není disk

Uživatel RAID ani svazek nikdy neuvidí. Ve Windows otevře:

\\nas-firma\Ucetnictvi
\\nas-firma\Projekty
\\nas-firma\Zalohy-PC

Přenos zajišťuje protokol SMB. NAS ověří uživatele a podle členství ve skupinách rozhodne, co smí číst a měnit.

Rozumná konfigurace nepoužívá společný účet „firma” se sdíleným heslem na lístku pod klávesnicí. Osobní účty, skupiny (ucetni, vedeni, servis), oprávnění na skupiny — při odchodu zaměstnance pak deaktivujete jeden účet a je hotovo.

Pozor na dvě vrstvy oprávnění: práva sdílené složky a souborové ACL. U Synology musí projít obě, takže typický výsledek špatného nastavení je buď zbytečně otevřená složka, nebo uživatel, který složku vidí, ale soubor uložit nemůže.

A jedno pravidlo bez výjimky: NAS nepatří přímo do internetu přes SMB ani přes prokliknutý port forward. Ransomwarové kampaně cílené na NAS opakovaně využily právě přímo vystavená zařízení a známé zranitelnosti v jejich webových službách. Vzdálený přístup řešte přes VPN nebo řízenou službu výrobce, vždy s vícefaktorovým přihlášením. Co dělá ransomware na NAS a jak z něj dostat data popisujeme zvlášť — čte se to hůř než nastavení VPN.

Výkon: kdy brzdí disk a kdy síť

Jeden plotnový disk zvládne v sekvenčním čtení víc, než unese gigabitová síť. Praktická propustnost 1GbE se pohybuje kolem 110 MB/s, což je strop daný linkou, ne diskem. U 2,5GbE lze při vhodných discích, kabeláži a switchi počítat řádově s dvojnásobkem až trojnásobkem — konkrétní číslo ale závisí na celém řetězci.

Rychlost se nedá odhadnout z konektoru. Brzdit umí:

• tisíce malých souborů místo jednoho velkého (režie na každý soubor),
• souběžná práce více uživatelů (náhodný přístup místo sekvenčního),
• šifrování svazku nebo komprese na slabším procesoru,
• běžící snapshot, zálohovací úloha nebo antivirová kontrola,
• málo operační paměti,
• switch nebo počítač s 1GbE kartou na druhé straně,
• Wi-Fi — slabý signál a výpadky položí i dobře postavený NAS.

SSD cache není univerzální lék. Pomůže u databází a náhodných čtení, u kancelářských dokumentů a záloh bývá přechod z 1GbE na 2,5GbE znatelnější a levnější. Než ji koupíte, změřte, jaký provoz na NAS vlastně máte.

Sedm otázek na dodavatele NAS

Nehodnoťte řešení podle počtu terabajtů. Vyžádejte si písemnou odpověď na tohle:

1. Kolik prostoru je využitelného po vytvoření RAID a kolik po započtení rezervy a snapshotů?
2. Kam se NAS zálohuje a je ta záloha oddělená od administrátorského účtu NAS?
3. Kdy naposledy někdo vyzkoušel obnovu konkrétního souboru — a kolik to trvalo?
4. Kdo dostane upozornění na vadný disk, vysokou teplotu nebo zaplněný pool? Chodí to na aktivní adresu?
5. Jak se firma dostane k datům, když dodavatel přestane reagovat nebo skončí?
6. Kde je dokumentace účtů, sítě, šifrovacích klíčů a konfigurace?
7. Je součástí UPS a bezpečné vypnutí při delším výpadku napájení?

Snapshot je rychlá pojistka proti smazání nebo přepsání souboru, ale žije na stejném poolu jako data — když odejde pool, odejde s ním. Ransomware, který získá administrátorská práva k NAS, umí snapshoty i připojené zálohy smazat. Proto NAS potřebuje kopii mimo zařízení podle pravidla 3-2-1: tři kopie, dvě různá média, jedna mimo lokalitu — a ta poslední ideálně tak, aby k ní běžný účet ani napadený počítač neměl zápis.

Co si můžete bezpečně ověřit z příkazové řádky

Synology i QNAP jedou pod grafickým rozhraním na linuxových komponentách. Zkušený správce se přes SSH podívá na stav těmito čtecími příkazy:

cat /proc/mdstat
lsblk -o NAME,SIZE,TYPE,FSTYPE,MOUNTPOINTS
df -hT
sudo mdadm --detail /dev/md0
sudo smartctl -a /dev/sda

Výstup ukáže sestavená RAID pole, bloková zařízení a souborové systémy, zaplnění a SMART údaje. Názvy zařízení se liší podle modelu a konfigurace.

Žádný z nich nic neopravuje — a to je záměr. mdadm --create, vynucené --assemble, inicializace disku v průvodci nebo fsck naslepo situaci obvykle zhorší: přepíšou metadata pole a z případu, který šel vyřešit čtením, udělají záchranu dat z RAID pole v laboratoři. Pokud NAS hlásí degraded, read-only nebo crashed, nejdřív zdokumentujte stav (screenshoty, výpisy) a ověřte zálohu. Teprve pak řešte, co dál.

FAQ

Je NAS totéž co záloha?

Ne. NAS může být cílem zálohy, ale pokud na něm leží jediná kopie dat, je to pořád jen jedno úložiště — jedna skříň, jedno napájení, jedna zásuvka, jeden administrátorský účet. Potřebujete druhou oddělenou kopii a pravidelný test obnovy.

Kolik disků potřebuje malá firma?

Minimum pro sdílení souborů jsou dva disky v RAID 1 nebo SHR. Čtyři pozice dávají prostor pro růst a umožňují RAID 5, RAID 6 nebo RAID 10 — a u paritních polí je čtvrtá pozice hlavně pojistkou pro rebuild.

Lze v jednom NAS kombinovat různě velké disky?

U Synology SHR často ano a využije se víc kapacity než u klasického RAID, kde využitelnost typicky určuje nejmenší disk. Vždy ověřte pravidla konkrétního modelu a kapacitu spočítejte před nákupem, ne po něm.

Ochrání RAID před ransomwarem?

Ne. RAID zrcadlí a paritně dopočítává i zašifrované soubory — poctivě a okamžitě. Pomoct můžou snapshoty, ale rozhodující je oddělená záloha, ke které běžný uživatel ani napadený počítač nemá přímý zápis.

Co má obsahovat NAS „na klíč”?

Návrh kapacity, kompatibilní disky, RAID a svazky, účty a oprávnění, zabezpečený vzdálený přístup, monitoring s upozorněními, UPS, zálohování mimo zařízení, otestovanou obnovu a dokumentaci, se kterou převezme správu kdokoli další.